Desintegração por ultra-sons: Molhar, dissolver, dispersar

Os integradores ultra-sónicos são amplamente utilizados para molhar, dispersar ou dissolver partículas e pós em líquidos. Os ultrassons de elevado desempenho criam forças de cisalhamento intensas, que quebram e estilhaçam agregados, aglomerados e partículas primárias até ao tamanho microscópico ou nano. O processamento uniforme das partículas no campo de cavitação acústica resulta numa distribuição estreita das partículas e numa superfície uniforme das partículas.

Desintegradores ultra-sónicos e suas aplicações

Os desintegradores ultra-sónicos produzem forças de cisalhamento intensas, que criam o impacto necessário nos sólidos, tais como partículas, cristais e fibras, para os perturbar e decompor até um tamanho pretendido, por exemplo, micron ou nano. Quando comparados com métodos de desintegração alternativos, tais como misturadores de lâminas de alto cisalhamento, homogeneizadores de alta pressão, moinhos de esferas, microfluidizadores, etc., os desintegradores ultra-sónicos oferecem algumas vantagens importantes.

Vantagens dos desintegradores ultra-sónicos

• Cavitação e cisalhamento de alta intensidade
• Processamento uniforme de partículas
• Concentrações elevadas de sólidos
• Sem bicos / sem entupimento
• Não é necessário um meio de moagem (por exemplo, esferas)
• escalabilidade linear
• Fácil & funcionamento seguro
• fácil de limpar
• Tempo & energeticamente eficiente

 

O princípio de funcionamento dos desintegradores de tipo sonda ultra-sónica baseia-se na geração de cavitação acústica. Através da sonda de ultra-sons, ondas de ultra-sons de alta intensidade são transmitidas para o meio de processo (ou seja, líquido ou lama). As ondas de ultrassom viajam através do líquido, onde criam ciclos alternados de alta pressão e baixa pressão. Durante os ciclos de baixa pressão, ocorrem minúsculas bolhas de vácuo, as chamadas bolhas de cavitação. Estas bolhas de cavitação crescem ao longo de vários ciclos de pressão até atingirem um tamanho em que não conseguem absorver mais energia. Nesta altura, as bolhas de cavitação implodem violentamente e criam condições locais extremas, tais como temperaturas e pressões muito elevadas, diferenciais extremos de temperatura e pressão (devido às elevadas taxas de aquecimento/arrefecimento e às flutuações de pressão), micro turbulências e fluxos de líquido com velocidades até 180 m/s. Estas condições apresentam efeitos mecânicos significativos sobre as partículas no meio, uma vez que os fluxos de líquido de alta velocidade aceleram as partículas no meio de modo a que as partículas colidam. Através da colisão entre partículas, a matéria sólida (por exemplo, partículas, fibras, células) sofre erosão, estilhaça-se e fragmenta-se em pedaços de dimensão micrónica e nanométrica.
As altas turbulências criadas pela ultrassonografia aumentam a transferência de massa entre as fases e promovem, assim, a dissolução de pós ou reações químicas heterogêneas. Isto faz com que os desintegradores ultra-sónicos sejam a ferramenta preferida para intensificar processos como a moagem, a dispersão, a emulsificação e a dissolução.

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Aplicações dos desintegradores ultra-sónicos

• Fresagem & Retificação
• Desaglomeração & Dispersão
• Emulsificação
• Dissolução de pós
• Melhorar a transferência de massa
• reacções sonoquímicas

Desintegradores ultra-sónicos para redução do tamanho das partículas

Os desintegradores ultra-sónicos são utilizados para a redução do tamanho das partículas e para a distribuição das mesmas, quer se trate de uma verdadeira cominuição das partículas primárias (designada por moagem) ou da quebra de aglomerados (designada por desaglomeração/dispersão).

Desintegradores ultra-sónicos para moagem & Retificação

A cavitação gerada por ultra-sons cria forças de cisalhamento intensas e, por conseguinte, colisão inter-particular relacionada. Os sólidos na pasta actuam como meio de moagem (comparável a contas ou pérolas num moinho de contas / pérolas): São acelerados pelos fluxos de líquido cavitacional, que atingem facilmente velocidades de até 180m/s. Quando as partículas se chocam umas com as outras a uma velocidade tão grande, partem-se e estilhaçam-se em fragmentos de tamanho mícron e nano. Os desintegradores ultra-sónicos podem mesmo quebrar partículas primárias. Os reactores ultrassónicos de células de fluxo asseguram o tratamento uniforme de todas as partículas, de modo a que a moagem ultrassónica resulte numa distribuição estreita do tamanho das partículas.
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Desintegradores ultra-sónicos para desaglomeração & Dispersão

Os parâmetros do processo ultrassónico podem ser controlados com grande precisão, de modo que os desintegradores ultra-sónicos podem moer partículas primárias quando são aplicadas amplitudes elevadas e pressão elevada. Por outro lado, os sistemas de desintegração ultra-sónica também podem funcionar com amplitudes mais baixas e condições mais suaves, de modo a que a estrutura e a superfície das partículas permaneçam intactas, mas os aglomerados sejam quebrados e as partículas individuais sejam distribuídas uniformemente na pasta.
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Desintegradores ultra-sónicos para emulsificação

Quando dois líquidos imiscíveis (por exemplo, água e óleo) são submetidos a ultra-sons, a cavitação ultra-sónica perturba as gotículas – produzindo gotículas muito pequenas das duas fases imiscíveis, que são depois misturadas. Como os desintegradores ultra-sónicos produzem facilmente gotículas de tamanho nanométrico, as emulsões ultra-sónicas estabilizadas apresentam uma estabilidade a longo prazo e um aspeto transparente e claro.
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Desintegradores ultra-sónicos para dissolução

Os desintegradores ultra-sónicos são utilizados para dissolver pós e comprimidos de uma forma rápida, fácil e segura. A cavitação gerada por ultra-sons corrói a superfície dos sólidos e transporta os fragmentos corroídos para o líquido, produzindo assim uma solução homogénea.
Na indústria farmacêutica, a dissolução de comprimidos é uma tarefa diária, por exemplo, para fins analíticos. Quando os comprimidos são expostos a um ambiente aquoso, o comprimido dissolve-se lentamente num processo muito demorado. Mesmo com o uso de um agitador comum ou agitador de lâminas, a dissolução completa dos comprimidos continua a ser demorada. A cavitação ultra-sónica e as suas forças de cisalhamento extraordinariamente intensas desprendem as partículas do comprimido e transportam-nas para o diluente, mantendo assim a transferência de massa entre a superfície do comprimido e o diluente fresco e insaturado continuamente em curso. Isto torna a dissolução por ultra-sons um processo extremamente rápido e eficiente, que ajuda a acelerar a dissolução do medicamento.
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Como funciona um desintegrador mecânico?

Os desintegradores ultra-sónicos de laboratório utilizam o mesmo princípio mecânico que os desintegradores industriais. Os sistemas de mistura de desintegradores desintegram aglomerados e agregados, solubilizam matéria sólida ou dispersam partículas sólidas em misturas líquidas. A desintegração por ultra-sons incorpora uma sonda ultra-sónica de alta intensidade num tanque de lotes ou num reator de célula de fluxo em linha. A sonda (sonotrodo) do desintegrador ultrassónico vibra no líquido a uma frequência muito elevada e cria uma cavitação ultra-sónica intensa no líquido. Cada colapso da bolha de cavitação resulta em poderosas forças de cisalhamento, que quebram aglomerados, agregados e até partículas primárias. Além disso, a cavitação ultra-sónica produz um fluxo cavitacional de alta velocidade até 1000km/h. Os jactos de líquido cavitacional colidem com os aglomerados de partículas, rompem as paredes das células, melhoram a transferência de material dentro da pasta e dispersam os sólidos por todo o volume de líquido. No campo da cavitação ultra-sónica, as pressões alternam rápida e repetidamente entre o vácuo e até 1000 bar. Um misturador rotativo com 4 pás misturadoras teria de funcionar a umas impressionantes 300.000 RPM para atingir a mesma frequência de ciclos de pressão alternados. Os misturadores rotativos convencionais e os misturadores rotor-estator não criam uma quantidade significativa de cavitação devido à sua limitação de velocidade.

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Desintegradores ultra-sónicos de laboratório

Os dispositivos ultra-sónicos do tipo sonda são uma ferramenta muito útil em todos os laboratórios. Uma sonda de ultra-sons (também conhecida como sonotrodo) é uma haste de titânio de geometria simples e fácil de limpar que associa vibrações ultra-sónicas a um líquido. A Hielscher fabrica sondas e pontas de ultra-sons numa vasta gama de tamanhos. Para a desintegração mais comum de sólidos no laboratório, as sondas ultra-sónicas de 3, 7, 14 ou 22 mm de diâmetro de ponta são muito úteis. Estão disponíveis outros tamanhos de sondas e sondas ultra-sónicas de tamanho personalizado. Os dispositivos ultra-sónicos típicos para desintegração em laboratório variam entre 100 e 400 watts de potência ultra-sónica.

Desintegradores ultra-sónicos industriais

Os desintegradores industriais Hielscher são processadores ultra-sónicos de alta potência concebidos para a desintegração contínua de grandes fluxos de lamas. Estes sistemas industriais podem facilmente lidar com altas concentrações de sólidos. As sondas de ultra-sons industriais estão equipadas com uma flange que pode ser montada em tanques de aço, reactores de vidro ou recipientes de plástico em qualquer orientação. A pressurização do recipiente de sonicação ou da célula de fluxo intensifica a cavitação acústica e, consequentemente, o processo de sonicação. O equipamento típico de desintegração industrial por ultra-sons varia entre 1000 e 16.000 watts de potência ultra-sónica por sonotrodo.

Indústrias onde a desintegração por ultra-sons é muito utilizada:

• Dispersão, dissolução, mistura de formulações sólidas/líquidas
• ciência dos materiais
• Preparação da amostra antes da análise
• Aplicações de nanopartículas
• Funcionalização de partículas
• Reacções de transferência de fase
• Cristalização / Precipitação
• Transformação de alimentos
• Indústria do papel
• digestão da biomassa

Como comprar o desintegrador ultrassónico certo?

A Hielscher Ultrasonics é um fabricante experiente e de longa data de desintegradores ultra-sónicos de alto desempenho, que são utilizados para dispersar e quebrar partículas ou para dissolver pós em líquidos. Como líder de mercado, a Hielscher concebe, fabrica e distribui desintegradores e homogeneizadores ultra-sónicos desde o laboratório e a bancada até à escala industrial.

Ajudamo-lo a responder às seguintes perguntas para encontrar o desintegrador ultrassónico mais adequado à sua aplicação e necessidades:

• Qual é a sua aplicação-alvo?
• Qual é o volume típico que deve ser processado?
• Quais são os factores críticos do processo?
• Quais são os padrões de qualidade que devem ser alcançados?

O nosso pessoal bem treinado e experiente irá ajudá-lo em todas as questões e na conceção do seu processo. A Hielscher Ultrasonics oferece uma consultoria aprofundada sobre processos ultra-sónicos para ajudar os nossos clientes a encontrar o dispositivo ultrassónico ideal. Mas o serviço da Hielscher não termina aqui, nós treinamos os clientes, quer nas suas instalações ou no nosso laboratório de processos de ultra-sons e centro técnico para ajudá-los durante o desenvolvimento do processo, otimização e scale-up.
Hielscher Ultrasonics’ Os processadores ultra-sónicos industriais fornecem facilmente amplitudes muito elevadas, que são necessárias para quebrar partículas duras e aglomerados ou para processar lamas com uma elevada concentração de sólidos. Os desintegradores industriais Hielscher podem funcionar com amplitudes até 200µm continuamente em operação 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. Outros acessórios, tais como chifres de reforço, células de fluxo, reatores de sonicação e configurações completas de recirculação estão prontamente disponíveis e permitem configurar o seu sistema ultra-sônico especificado para seus requisitos de processo.

Desintegradores e Dissolventes Ultrassónicos Sofisticados

A Hielscher Ultrasonics concentra-se em desintegradores de alto desempenho com a maior facilidade de utilização e avanços técnicos de última geração. Isto significa que os padrões dos desintegradores de laboratório da Hielscher se adaptam cada vez mais à inteligência da maquinaria industrial. O utilizador pode controlar os ultrassons digitais da Hielscher através do controlo remoto do navegador. O software de registo automático de dados grava todos os parâmetros ultra-sónicos importantes, tais como potência líquida, potência total, amplitude, temperatura, pressão, hora e data como ficheiro CSV num cartão SD incorporado. Além disso, o desintegrador ultrassónico pode ser programado para desligar automaticamente após um determinado tempo ou uma entrada de energia específica ou programar modos de sonicação pulsante. Os sensores de temperatura e de pressão permitem controlar cuidadosamente as condições da amostra. Uma vez que o controlo da temperatura de materiais sensíveis ao calor é um fator crucial para a qualidade dos resultados do processo, a Hielscher oferece várias soluções para manter a temperatura do processo no intervalo de temperatura pretendido.
As funções sofisticadas dos ultrassons Hielscher asseguram o mais elevado controlo do processo, resultados de sonicação fiáveis e reprodutíveis, facilidade de utilização e conforto de trabalho.
Hielscher Ultrasonics’ Os processadores ultra-sónicos industriais podem fornecer amplitudes muito elevadas. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas de forma contínua em operação 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. A capacidade de executar tais amplitudes elevadas permite aos nossos clientes para moer partículas primárias eficazmente para nano-size. A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite uma operação 24/7 em serviço pesado e em ambientes exigentes.
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qualidade – Fabricado na Alemanha

Sendo uma empresa familiar, a Hielscher orgulha-se da elevada qualidade dos seus processadores ultra-sónicos. Todos os ultrassons são concebidos, fabricados e testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez do equipamento de ultra-sons da Hielscher permite um funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviço pesado e em ambientes exigentes.

Pode comprar desintegradores ultra-sónicos Hielscher em todos os tamanhos diferentes e a gama de preços oferece um desintegrador ultrassónico acessível que corresponde ao seu orçamento. Desde a desintegração de partículas em pequenos frascos de laboratório até à desintegração de fluxo contínuo de lamas na produção industrial, a Hielscher Ultrasonics tem um desintegrador adequado para si! Por favor contacte-nos – temos o prazer de lhe recomendar o aparelho de ultra-sons mais adequado!
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: